Quelltext der Seite Tunnelfunkanlage

'''Tunnelfunkanlagen''', auch '''Tunnelsender''', sind technische Einrichtungen, die in [[Tunnel]]n oder [[Bergwerk]]en eine drahtlose [[Funkkommunikation]] ermöglichen.

Durch die starke [[Pfadverlust|Dämpfung]] von Funkwellen im Erdreich ist eine funktechnische Versorgung eines Tunnels von außen nicht möglich. Ausgenommen davon sind lediglich kurze Tunnel (typischerweise Tunnellängen unter 500&nbsp;m) oder Tunneleingangsbereiche, die durch Richtantennen, die am Tunnelvorportal installiert sind, versorgt werden können.

Durch Tunnelfunkanlagen können Tunnelanlagen mit [[Radio]], öffentlichem [[Mobilfunk]] ([[Global System for Mobile Communications|GSM]], [[UMTS]]), [[Betriebsfunk]] (für z.&nbsp;B. [[Straßenmeisterei|Straßendienst]]) sowie [[BOS-Funk]] für [[Polizei]], [[Feuerwehr]] und [[Rettungsdienst]]e versorgt werden.
Spezielle Tunnelfunkanlagen werden auch für den Betriebsfunk in Bergwerken genutzt.

== Aufbau ==

=== Aufbau von Tunnelfunkanlagen für Straßentunnel ===
Hochrangige Straßen (d.&nbsp;h. Schnellstraßen und [[Autobahn]]en) mit einer Tunnellänge von über 500&nbsp;[[Meter|m]] sind in der Regel mit Tunnelfunkanlagen ausgestattet.

Der typischerweise für [[Straßentunnel]] erforderliche [[Frequenzband|Frequenzbereich]] liegt im 70-cm-, 2-m-, 4-m-Band und im [[UKW]]-Rundfunkband. Darüber hinaus werden Tunnel teilweise auch mit Mobilfunkfrequenzen ([[Global System for Mobile Communications|GSM]] bzw. [[UMTS]]) versorgt.
[[Datei:Tunnelfunkanlage.jpg|mini|600px|Typischer Aufbau einer Tunnelfunkanlage]]

Anlagen nach heutigem Stand der Technik bestehen aus folgenden Komponenten:<ref>{{Webarchiv|url=http://www.astra.admin.ch/dienstleistungen/00129/00183/00520/index.html |wayback=20160926181050 |text=Richtlinie: Funksysteme in Strassentunneln V3.02. }} ASTRA 2007.</ref>
* Freifeldantennen (zur Ein- bzw. Auskopplung der Funksignale aus dem Tunnel in das Freifeld)
* Tunnelfunk-Kopfstation (Zentraleinheit, die das [[Hochfrequenz|HF]]-Signal des Freifeldes an die Tunnelstationen weiterleitet bzw. von den einzelnen Tunnelstationen empfängt)
* Tunnelstationen (im Abstand von 500 bis 1000&nbsp;m angeordnete HF-Empfangs-/Verstärkereinheiten, die abschnittsweise den Tunnel versorgen)
* Antennenanlage im Tunnel (Strahlerkabel (auch Leckkabel oder [[Schlitzkabel]] genannt) für Frequenzen bis etwa 1&nbsp;G[[Hertz (Einheit)|Hz]] bzw. für höhere Frequenzen Pendelantennen)

Anlagen dieser Bauart sind in Sektoren, die von jeweils einer Tunnelstation versorgt werden, unterteilt.
Die Tunnelstationen werden in der Regel sternförmig über [[Lichtwellenleiter]] (LWL) mit der Kopfstation verbunden. Signale die in einem Sektor von der dortigen Tunnelstation empfangen werden, werden mittels elektro-optischer Wandler auf ein LWL-Signal umgesetzt und zur Kopfstation transportiert. In der Gegenrichtung (Kopfstation → Tunnelstation) werden jene Signale übertragen, die in den Tunnel auszustrahlen sind.

Der Tunnel wird in der Regel durch Strahlerkabel-Antennen versorgt. Für Frequenzen >&nbsp;1&nbsp;GHz werden anstelle von Strahlerkabeln auch [[Richtantenne]]n (z.&nbsp;B. [[Parabolantenne]]n) verwendet, da sich Funkwellen mit Frequenzen >&nbsp;1&nbsp;GHz in Tunnel gut ausbreiten.
Strahlerkabel sind spezielle [[Koaxialkabel]], die in der Regel an der Tunneldecke parallel zum Tunnelverlauf verlegt werden und über die gesamte Länge ein Signal abstrahlen bzw. empfangen können (Typische Durchmesser der Strahlerkabel: 0,5–1,5&nbsp;[[Zoll (Einheit)|Zoll]]).

Moderne Tunnelfunkanlagen erlauben das Einspeisen des Mobilfunksignals per Glasfaserkabel direkt von der [[Basisstation]] in der Kopfstation der Tunnelfunkanlage<ref>https://www.comlab.ch/dam/jcr:7b23e904-b7c6-4d84-86c2-da11601d09b5/MIMI%20LTE.pdf Comlab - 4G LTE MIMO Repeater Systems</ref>. In einem längeren Tunnel wird häufig ein [[Handover]] des Mobilfunkes realisiert. Dazu erlauben moderne Tunnelfunkanlage das Einspeisen des Mobilfunksignals von zwei Basisstationen per Glasfaserkabel in der Kopfstation.

In der Handover-Zone ist das Mobilfunksignal von zwei [[Funkzelle]]n gut empfangbar. Vor dem Betreten der Handover-Zone verwendet die Mobilstation das Funksignal der alten Funkzelle. In der Handover-Zone nimmt die Signalstärke der alten Funkzelle kontinuierlich ab. Gleichzeitig nimmt die Signalstärke der neuen Funkzelle kontinuierlich zu. Sobald das Funksignal der neuen Funkzelle deutlich stärker als das Funksignal der alten Funkzelle ist, wechselt die Mobilstation zur neuen Funkzelle und verwendet nach dem Handover das Funksignal der neuen Funkzelle. Damit das Handover erfolgreich durchgeführt werden kann, muss sich die Mobilstation für eine durch die verwendete Funktechnik bestimmte minimale Zeitdauer in der Handover-Zone befinden. Je höher die Fahrgeschwindigkeit, desto länger muss die Handover-Zone sein, damit die erforderliche Aufenthaltszeitdauer in der Handover-Zone eingehalten wird.

Die Handover-Zone kann mit am Tunnelportal montierten Außenantennen auch in den Bereich vor dem Tunnelportal verlegt werden. Dann findet das Handover außerhalb des Tunnels statt. Deshalb sieht man häufig an Tunnelportale montierte Mobilfunkantennen mit [[Richtstrahlantenne|Richtstrahlcharakteristik]], welche auf die Fahrbahn ausgerichtet sind. Diese Außenantennen dienen nicht zum Empfang von Funksignalen für die Tunnelfunkanlage, sondern für die Realisierung der Handover-Zone außerhalb des Tunnels.
{{Absatz}}

=== Aufbau von Tunnelfunkanlagen für U-Bahn- und Eisenbahntunnel ===
Moderne Tunnelfunkanlagen für [[Eisenbahntunnel]] unterscheiden sich in ihrem technischen Aufbau nicht bzw. kaum von jenen für Straßentunnel.

Der Unterschied zu Straßentunneln liegt lediglich im nutzbaren Frequenzbereich. Auf die Einspeisung von Rundfunksignalen wird in U-Bahn- und Eisenbahntunneln in der Regel verzichtet. Fahrzeugseitig kommen teilweise [[Intrain-Repeater]] zum Einsatz.

[[U-Bahn]]-Tunnel bzw. unterirdisch ausgeführte U-Bahn-Stationen werden in der Regel mit Mobilfunksignalen versorgt, um den Passagieren Mobilfunk-Empfang mit herkömmlichen Mobilfunktelefonen wie an der Erdoberfläche zu ermöglichen. Diese Mobilfunkanlagen fungieren nicht in allen Fällen als [[Funkrelaisstation|Relaisstation]], sondern sind als eigenständige [[Basisstation]] ausgeführt.<ref>[http://derstandard.at/1285042420064/Handy-Empfang-fuer-Londoner-U-Bahn-zu-Olympia ''Handy-Empfang für Londoner U-Bahn zu Olympia.''] In: ''Der Standard'', 22. September 2010</ref><ref>[http://www.golem.de/0903/66228.html ''Handyempfang in der Münchner U-Bahn ab Sommer 2009.''] In: ''golem.de'', 31. März 2009</ref>

Auf Eisenbahnstrecken wird zunehmend [[GSM-R]] (u.&nbsp;a. für [[ETCS Level 2]]) genutzt, was eine Funkversorgung im Frequenzbereich 876–925&nbsp;MHz erforderlich macht.

=== Andere Ausführungsformen ===
Frühere Tunnelfunkanlagen (Installation vor ca. 1995) für Straßen- und Eisenbahntunnel wurden meist in der sogenannten Kaskadentechnik aufgebaut. Bei dieser Technik wird das Sendesignal an einem Ende in ein Schlitzbandkabel eingekoppelt und in Abständen von typischerweise 250–500&nbsp;m durch HF-Verstärker aufgefrischt. Nachteil dieser Variante ist eine durch wiederholte Verstärkung bedingte schlechtere Funkqualität sowie eine erhöhte Störreichweite im Fehlerfall (Störungen im Kabel oder in einem der Verstärker wirken sich auf die gesamte nachfolgende Tunnelstrecke aus).

== Hinweise zum ausgestrahlten Funksignal ==

=== Mobilfunk ===
Ältere Tunnelfunkanlagen unterstützen kein [[MIMO (Nachrichtentechnik)|MIMO]] für den modernen Mobilfunk. Diese älteren Tunnelfunkanlagen unterstützen nur [[MIMO (Nachrichtentechnik)|SISO]]. MIMO-fähige Tunnelfunkanlagen erlauben schnellere Datenübertragungsraten als SISO-fähige Tunnelfunkanlagen<ref>https://www.comlab.ch/dam/jcr:7b23e904-b7c6-4d84-86c2-da11601d09b5/MIMI%20LTE.pdf Comlab - 4G LTE MIMO Repeater Systems</ref>.

=== Spezialitäten ===
Tunnelsender für [[Hörfunk]]sender werden in seltenen Fällen auch für [[Langwelle|Lang-]] und [[Mittelwelle]] ausgeführt. Ein Beispiel hierfür findet sich im [[Dartford Crossing|Dartford-Tunnel]] in London, wo das Programm „[[Absolute Radio|Virgin Radio]]“ im Mittelwellenbereich und das Langwellenprogramm der [[British Broadcasting Corporation|BBC]] für den Autofahrer innerhalb des Tunnels bereitgestellt werden.

Im Bereich des nicht öffentlichen Betriebsfunks in [[Bergwerk]]en und Minen werden Funkanlagen im Rahmen des Betriebsablaufes verwendet.

== Literaturquellen ==
* {{Literatur|Autor = Shuqi Wang, Xiaobing Han|Titel = Influence of Transmitter Position and Dielectric Constant on Electromagnetic Waves Propagation in Mine Tunnel|Jahr = 2009 | DOI = 10.1109/MMIT.2008.40 }}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Tunnelfunkanlage}}
[[Kategorie:Hörfunk]]
[[Kategorie:Funksender]]
[[Kategorie:Tunnelbau]]
[[Kategorie:Anlagentyp (Kommunikation)]]
[[Kategorie:Tunnelbetrieb]]